Les principaux matériaux
L’impression 3D englobe de nombreuses technologies, mais la plus populaire auprès du grand public reste la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM). Pour produire des objets, les imprimantes 3D FDM sont alimentées par du filament, un genre de long fil de plastique enroulé autour d’une bobine. Ces filaments peuvent être conçus à partir de différents matériaux. La plupart du temps, leur composant principal est un thermoplastique, une matière qui fond et durcit facilement.
Parmi les nombreux types de filaments qui existent, le plus utilisé est l’acide polylactique. Plus connu sous le nom de PLA, il est facile à manipuler et son prix est abordable. Mais il existe bien d’autres filaments tout aussi populaires, comme l’acrylonitrile butadiène styrène, ou ABS, très utilisé pour le moulage par injection, un processus qui permet de fabriquer de nombreux produits, du simple Lego à certaines pièces de voitures, comme les tableaux de bord.
Outre le PETG, le PLA et l’ABS sont les deux filaments les plus utilisés dans le cadre de l’impression 3D FDM. Il s’agit de thermoplastiques à l’aspect assez similaire, mais les deux matériaux se distinguent sur de nombreux autres points : imprimabilité, prix, etc. C’est sur ces différences que nous allons nous pencher dans le comparatif qui suit.
Imprimabilité et utilisation
Le PLA et l’ABS peuvent paraître assez similaires à première vue, mais les différences se révèlent au moment du processus d’impression. Comment les utiliser, comment se déroule l’impression ? C’est ce que nous allons voir dans cette rubrique.
Température
Première différence, la température d’impression. L’ABS, plus particulièrement, exige de chauffer la buse et le plateau bien plus que le PLA. C’est une matière qui a en effet tendance à se déformer sur les bords (le phénomène de warping) si le plateau n’est pas suffisamment chaud. On conseille donc souvent de monter sa température entre 80 et 110 °C. Le PLA, quant à lui, peut être imprimé sans plateau chauffant, même s’il est préférable, dans la mesure du possible, de chauffer le plateau autour des 60 °C.
Pour la buse, la différence est moindre : pour le PLA, on la chauffera autour des 180 à 230 °C, tandis que l’ABS demande un peu plus de chaleur, entre 210 et 250 °C.
Toujours concernant la température, on conseille souvent d’utiliser un habitacle fermé lors des impressions avec de l’ABS. Il s’agit d’entourer l’imprimante d’une enceinte afin de maintenir une chaleur constante et de bloquer les courants d’air. L’ABS est en effet très sensible aux changements de température et il peut avoir tendance à se fendre s’il n’est pas suffisamment protégé. Le PLA est bien plus facile à imprimer. Vous n’aurez pas nécessairement besoin de protéger votre imprimante avec une enceinte fermée, même si c’est toujours conseillé pour améliorer la qualité de vos impressions.
Vitesse
L’ABS et le PLA s’impriment à peu près à la même vitesse, ce qui fait toujours un paramètre de moins à modifier dans votre slicer lorsque vous changez de profil de matériau ! Pour le PLA, il est courant de fixer la vitesse autour des 60 mm/s, mais ce n’est pas une règle non plus : certains utilisateurs ont déjà atteint les 150 mm/s ou plus. Pour l’ABS, 60 mm/s reste également une vitesse assez standard, même si c’est plutôt en haut de la fourchette : on visera typiquement entre 40 et 60 mm/s pour ce matériau.
Le choix de la vitesse dépend lui-même de différents facteurs, tout ne repose donc pas uniquement sur le matériau utilisé.
Émanations
La plupart des filaments émettent des odeurs au moment de l’impression, mais certaines sont plus désagréables que d’autres. Lorsqu’ils sont chauffés, les thermoplastiques dégagent en effet des émanations pas toujours réjouissantes, voire carrément toxiques.
Conçu à partir de matières végétales, le PLA n’est pas connu pour sentir particulièrement mauvais et ses vapeurs n’ont pas de quoi inquiéter. L’ABS, par contre, est bien plus toxique et malodorant.
Si vous utilisez une enceinte fermée (ce qui est conseillé avec l’ABS), vous risquez de libérer toutes les émanations en même temps au moment de l’ouvrir. L’odeur peut être insoutenable. Il est donc recommandé de se montrer particulièrement prudent lors de la manipulation de l’enceinte, tout en assurant une bonne ventilation de la pièce où se déroule l’impression. Il existe notamment des systèmes de filtres qui peuvent s’avérer assez utiles.
Rangement
Vous pensez peut-être pouvoir ranger vos bobines n’importe où ? Vous avez tort ! Les filaments peuvent présenter différents niveaux d’hygroscopie et seront donc plus ou moins sensibles à l’humidité. S’ils ont absorbé trop d’humidité, les matériaux hygroscopiques risquent de moins bien s’imprimer et le résultat ne sera pas satisfaisant. Il est par exemple possible que des bulles se forment au moment de chauffer et d’extruder le filament.
Contrairement au PETG, le PLA et l’ABS ne sont pas connus pour être particulièrement hygroscopiques. Pour autant, il est important de bien conserver vos filaments dans des boîtes hermétiques afin d’éviter tout problème d’humidité. Il est aussi possible de sécher ou de déshydrater le filament dans un four (ou un déshydrateur) avant de l’utiliser.
Propriétés matérielles
Autre paramètre qu’il est essentiel de prendre en compte au moment de choisir son filament : les propriétés matérielles. Et de ce côté-là, le PLA et l’ABS n’ont rien à voir. Résistance, flexibilité, possibilités de post-traitement… Étudions de plus près les différences qui séparent les deux matériaux.
Résistance et durabilité
Pour certaines applications, vous ne pouvez pas vous permettre de produire des pièces trop fragiles. La résistance du matériau choisi est donc un critère important.
À ce sujet, MatterHackers a réalisé un test consistant à imprimer le même crochet dans différents matériaux afin de mesurer le poids maximum supporté par chacun. Résultat : l’ABS peut supporter entre 95 et 129 kilos. Un poids plutôt conséquent, et bien plus élevé que le PLA, qui supporte entre 54 et 83 kilos. L’ABS est donc, dans l’ensemble, plus résistant que le PLA, on lui pardonnera donc d’être un peu plus compliqué à imprimer.
Mais il faut également prendre en compte la durabilité du matériau, c’est-à-dire sa résistance aux éléments extérieurs que sont les intempéries, la lumière du soleil, les températures extrêmes, etc. L’ABS supporte des températures plus élevées que le PLA, mais il a tendance à se craqueler quand il est exposé au froid, ce qui n’est pas le cas de son homologue. Par ailleurs, les deux matériaux se dégradent au fil du temps lorsqu’ils sont exposés aux rayons UV et à l’humidité. Retenez donc qu’aucun d’entre eux n’est vraiment adapté à une utilisation extérieure.
Flexibilité
Le PLA et l’ABS ne sont pas des filaments aussi souples que le TPU, par exemple, mais la flexibilité reste un élément important à considérer, car elle détermine aussi la fragilité ou la durabilité d’une pièce. Quand on parle de flexibilité, on fait généralement référence à la résistance à la flexion : plus elle est élevée, moins le matériau est fragile, et plus l’allongement au point de rupture est grand.
AirWolf3D a effectué quelques tests avec des crochets imprimés en 3D dans différents matériaux, qui ont permis de constater que l’ABS présente un allongement à la rupture plus élevé que le PLA. Durant ces essais, le PLA n’a pu supporter que 15,3 % d’allongement avant rupture, contre 21,6 % pour la pièce en ABS. En d’autres termes, les pièces en ABS sont souvent moins cassantes que celles en PLA, ce qui peut représenter un critère important pour la fabrication d’une pièce fonctionnelle.
Post-traitement
Par « post-traitement », on entend les méthodes de traitement utilisées pour améliorer l’aspect d’une pièce une fois imprimée. Ni le PLA ni l’ABS ne présentent de contraintes particulières pour les techniques de post-traitement de base comme le ponçage ou la peinture, même l’ABS serait légèrement plus facile à poncer, selon certains.
Une autre technique de post-traitement populaire consiste à lisser la pièce à l’aide d’un solvant. Dans ce cas, l’ABS a tendance à décrocher les faveurs des makers, car il réagit assez bien à la vapeur d’acétone.
Autres propriétés
Bien sûr, il existe d’autres propriétés qui peuvent être déterminantes à l’heure de choisir entre PLA et ABS.Le PLA, par exemple, se recycle mieux et est biodégradable. Pour autant, les caractéristiques évoquées plus haut sont souvent celles que l’on considère en premier, le reste répondant plutôt à des besoins de niche.
Prix et options
Une bobine de 1 kg de PLA vous coûtera environ le même prix qu’une bobine d’ABS du même poids. Toutefois, si l’on considère uniquement le coût de la matière première, l’ABS est souvent moins cher que le PLA, sans doute parce qu’il est largement utilisé pour le moulage par injection, un processus qui entre dans la fabrication de petites pièces d’utilisation courante, comme les composants intérieurs des voitures ou même les Lego.
En impression 3D, le PLA tend à être plus recherché que l’ABS, et l’offre est souvent plus large, ce qui lui permet d’être souvent un peu moins cher que l’ABS.Mais la différence de prix reste minime, et dépend surtout d’autres facteurs, comme la marque du filament, la tolérance du diamètre, la couleur, ou encore le mode de livraison choisi.
À ce propos, le PLA étant un filament plus populaire que l’ABS, il existe également plus de marques, de couleurs et de mélanges spéciaux (comme les filaments PLA composites). L’ABS se décline aussi sous différentes marques et couleurs, mais peut-être un peu moins nombreuses que le PLA.
Applications
Pour conclure, le PLA et l’ABS sont tous deux d’excellents matériaux, mais pas pour les mêmes raisons. Nous vous proposons ci-dessous quelques applications pour chaque type de filament afin de vous aider à choisir celui qui conviendra le mieux à vos projets.
En impression 3D, le PLA est le roi des filaments. Il doit sa popularité au fait qu’il est facile à imprimer et à travailler. Par contre, il est assez fragile et cassant, il se destine donc à l’impression d’objets décoratifs plutôt qu’à des pièces fonctionnelles vouées à une utilisation intensive. De manière générale, choisissez-le si vous débutez en impression 3D, ou pour créer des objets qui ne seront pas exposés à des contraintes physiques importantes, à des températures élevées ou à des rayons UV.Il sera parfait pour imprimer des figurines, des pièces d’exposition, comme un casque de cosplay, ou encore des petits accessoires qui ne demandent pas une grande solidité, comme une tour à dés.
L’ABS, quant à lui, est un matériau industriel. Il est certes plus compliqué à imprimer, mais il est plus performant que le PLA à bien des égards : résistance, flexibilité, réaction aux solvants, notamment. Ces caractéristiques en font un matériau intéressant pour produire des prototypes de pièces fonctionnelles, des composants destinés à subir certaines contraintes physiques, ou encore des modèles emboîtables. Parmi les exemples d’applications, citons un engrenage de robot de compétition, un maillon de chaîne à encliqueter, ou tout objet devant résister aux intempéries.
Image de l’en-tête : Jakub Spiryn via ZMorph
Licence : Le texte de l'article "ABS vs PLA : comparatif des filaments 3D" écrit par All3DP est publié sous la licence Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).